中新社北京5月25日電 (記者 孫自法)太陽電池可以隨意折疊、任意彎曲嗎？來自中國科學院的最新消息說，中國科學家最新完成的一項研究給出肯定答案，他們(men) 通過合作成功破解矽片的“力學短板”，顯著提升矽片“柔韌性”，研發出柔性單晶矽太陽電池技術，在此基礎上實現柔性單晶矽太陽電池製造，並已驗證批量生產(chan) 的可行性。

　　這項柔性太陽電池領域重要技術突破及應用的成果論文，由中國科學院上海微係統與(yu) 信息技術研究所(中科院上海微係統所)領銜並聯合長沙理工大學、北京航空航天大學、南京師範大學、沙特阿美石油公司等合作完成，北京時間5月24日夜間在國際著名學術期刊《自然》上以封麵文章形式在線發表。同時，該研究團隊開發的大麵積柔性光伏組件，已成功應用於(yu) 臨(lin) 近空間飛行器、建築光伏一體(ti) 化和車載光伏等領域。

　　中科院上海微係統所介紹說，近年來，單晶矽太陽電池在光伏市場的占有率上升到95%以上，除常規太陽電池在地麵光伏電站和分布式光伏的大規模應用以外，柔性太陽電池在可穿戴電子、移動通訊、車載移動能源、光伏建築一體(ti) 化、航空航天等領域也有巨大發展空間，但此前，中外尚未開發出商用的高效、輕質、大麵積、低成本柔性太陽電池滿足該領域的應用需求。

　　基於(yu) 此，中科院上海微係統所2010年成立新能源技術中心，10多年來持續聚焦非晶矽/單晶矽異質結太陽電池的研究開發，已取得眾(zhong) 多原創性科研成果，其中多項重要研究成果在大規模產(chan) 業(ye) 化、臨(lin) 近空間開發、極地科考站可再生能源供電等領域都獲得規模化應用。

　　在本項研究中，中科院上海微係統所領導的研究團隊通過高速相機觀察發現，單晶矽太陽電池在彎曲應力作用下的斷裂總是從(cong) 單晶矽片邊緣處的“V”字型溝槽開始萌生裂痕，該區域被定義(yi) 為(wei) 矽片的“力學短板”。

　　根據這一現象，研究團隊創新開發出邊緣圓滑處理技術，將矽片邊緣的表麵和側(ce) 麵尖銳的“V”字型溝槽處理成平滑的“U”字型溝槽，改變介觀尺度上的結構對稱性，結合有限元分析、動態應力載荷下的分子動力學模擬和球差透射電子顯微鏡的殘餘(yu) 應力分析，發現單晶矽的“脆性”斷裂行為(wei) 轉變成“彈塑性”二次剪切帶斷裂行為(wei) 。同時，由於(yu) 圓滑處理隻限於(yu) 矽片邊緣區域，不影響矽片表麵和背麵對光的吸收能力，從(cong) 而保持了太陽電池的光電轉換效率不變。

　　研究團隊表示，破解矽片“力學短板”的結構設計方案，可以顯著提升矽片的“柔韌性”：60微米厚度的單晶矽太陽電池可以像A4紙一樣折疊操作，最小彎曲半徑達5毫米以下；該單晶矽太陽電池也可以重複彎曲，彎曲角度超過360度。以此次技術突破和形成結構設計方案為(wei) 基礎，研究團隊通過簡單工藝處理又進一步實現了柔性單晶矽太陽電池製造，並在量產(chan) 線驗證了批量生產(chan) 的可行性，從(cong) 而為(wei) 輕質、柔性單晶矽太陽電池的發展提供了一條可行的技術路線。

　　論文通訊作者、中科院上海微係統所研究員狄增峰解釋指出，對於(yu) 具有表麵尖銳“V”字型溝槽的太陽電池矽片斷裂行為(wei) 的認識，啟發了研究團隊針對矽片邊緣區域進行形貌改變，將尖銳“V”字型溝槽處理成圓滑“U”字型溝槽，從(cong) 而讓彎曲應變能夠有效分散，並通過有效抑製應變斷裂行為(wei) ，提升矽片的柔韌性，最終實現高效、輕質、柔性的單晶矽太陽電池。

　　論文通訊作者、中科院上海微係統所研究員劉正新表示，由於(yu) “圓滑策略”僅(jin) 在矽片邊緣實施，基本不影響太陽電池的光電轉化效率，又能夠顯著提升太陽電池的柔性，未來在空間應用、綠色建築、便攜式電源等方麵具有廣闊的應用前景。(完)